Главная Обратная связь

Дисциплины:

Архитектура (936)
Биология (6393)
География (744)
История (25)
Компьютеры (1497)
Кулинария (2184)
Культура (3938)
Литература (5778)
Математика (5918)
Медицина (9278)
Механика (2776)
Образование (13883)
Политика (26404)
Правоведение (321)
Психология (56518)
Религия (1833)
Социология (23400)
Спорт (2350)
Строительство (17942)
Технология (5741)
Транспорт (14634)
Физика (1043)
Философия (440)
Финансы (17336)
Химия (4931)
Экология (6055)
Экономика (9200)
Электроника (7621)






Рабочий объемнасоса служит его основным параметром и указывается в технической характеристике. Он измеряется в дм3 (литрах)или см3, обозначается q



ВВЕДЕНИЕ

Цель контрольной работы – закрепить знания в области гидропривода, приобрести навыки расчетов механических и гидравлических устройств, ощутить взаимосвязи между элементами этих устройств, рассчитать гидродомкрат с ручным приводом с учетом основных параметров объёмного гидропривода: рабочий объём, подача, давление, мощность, коэффициент полезного действия и т.д.

При выполнении контрольной работы недостаточно простого выполнения математических действий, необходимо внимательно контролировать проставляемые в формулы физические значения, их величины и размерности, последовательность расчетов, анализировать полученные результаты.

Все познаётся в сравнении.

Учебная дисциплина «Гидравлические и пневматические системы» основана на курсах: «Устройство автомобилей», «Основы конструкции ТТМ», «Гидравлика» и создает основу для изучения следующих специальных дисциплин.

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ И ОБЪЕМ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

 

В контрольной работе рассмотрено простейшее техническое устройство – гидродомкрат с ручным приводом. Это устройство является основой для многих других технических устройств: силовых гидроцилиндров, телескопических гидроподъемников и т.д.

Контрольнаяработа состоит из пояснительной записки.

Пояснительная записка должна содержать титульный лист, оглавление, введение, основную часть, заключение, список источников и литературы, использованных при выполнении контрольной работы. Общий объем пояснительной записки контрольной работы не менее 15страниц.

Титульный лист должен иметь: информацию об агентстве, высшем учебном заведении, кафедре, дисциплине, по которой выполнена работа, название (тему) контрольной работы, её вариант; фамилию, инициалы и подпись исполнителя контрольной работы с указанием номера студенческой группы и формы обучения; должность, ученую степень, звание, фамилию и инициалы преподавателя, место и год выполнения работы.

Оглавлениевключает наименования всех разделов, подразделов и пунктов (если они имеют наименования) с указанием номеров страниц, на которых размещается начало материалов разделов, подразделов, пунктов.

Например:

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение 3

1. Объёмный гидропривод 4

1.1 Схема и устройство гидродомкрата с ручным приводом 4

1.2 Работа гидродомкрата с ручным приводом,

основные параметры объёмного гидропривода 5

2. Расчет гидродомкрата с ручным приводом 8



2.1 Задание – исходные данные 8

2.2 Расчет гидродомкрата с ручным приводом без учета КПД 8

2.3 Расчет гидродомкрата с ручным приводом с учетом КПД 12

2.4 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении механического передаточного числа 15

2.5 Расчет и построение графика зависимости силы поршня

гидродомкрата при изменении гидравлического передаточного числа 16

Заключение 17

Список литературы 18

Во введенииобъемом не более одной страницыдолжно быть кратко раскрыто значение - актуальность вопросов, поставленных в задании на контрольную работу, формулируется цель работы и устанавливается связь с проблемами, стоящими перед отраслью.

В основном разделенеобходимо описать назначение, принцип действия и основные показатели технической системы (ТС), привести гидрокинематическую схему ТС, указать основные неисправности и причины, вызывающие эти неисправности, выполнить схемы и рисунки с обозначениями составных элементов и т.д.

В контрольной работе описывается один технический объект – гидродомкрат с ручным приводом. Должны быть представлены расчеты основных параметров установки. Все расчеты проверяются и перепроверяются.

В пояснительной записке можно привести общие сведения об объемном гидроприводе, областях применения силовых цилиндров, в том числе, телескопических, их устройстве и работе и т.д.

Заключениедолжно содержать сжатую информацию о выполненной работе, краткие выводы по работе, предложения по их использованию.

Список литературы (источники)дается в порядке ее использования или в алфавитном порядке.

Номер варианта контрольной работы определяется по номеру студента в списке группы. Возможно изменение темы контрольной работы по согласованию с преподавателем данной дисциплины.

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ:



N F1, V1, h1, l1, l2, d2, d3, hм hо hг

H. м/с. мм. мм. мм. мм. мм.

1 50 0,6 70 250 25 8 160 0,90 0,95 0,95

2 60 0,6 80 260 26 9 180 0,85 0,90 0,93

3 70 0,8 75 270 27 10 120 0,90 0,95 0,92

4 80 0,8 90 180 18 10 150 0,92 0,95 0,90

5 90 1,0 80 180 18 11 110 0,87 0,90 0,93

6 100 1,0 80 260 26 11 220 0,87 0,90 0,94

7 100 1,2 70 350 35 12 120 0,85 0,90 0,95

8 110 1,2 80 260 26 12 240 0,90 0,95 0,94

9 120 0,7 90 270 27 8 160 0,86 0,93 0,92

10 80 0,9 95 280 20 9 180 0,90 0,92 0,95

11 55 0,6 70 250 20 8 160 0,90 0,95 0,94

12 65 0,6 60 260 20 9 180 0,85 0,90 0,93

13 75 0,8 65 270 9 10 120 0,90 0,95 0,92

14 85 0,8 80 280 10 10 150 0,92 0,95 0,91

15 95 1,0 90 280 20 11 110 0,87 0,90 0,90

16 100 1,0 70 260 26 11 220 0,87 0,90 0,95

17 100 1,2 65 250 25 12 120 0,85 0,90 0,93

18 110 1,2 75 260 13 12 240 0,90 0,95 0,94

19 120 0,7 70 270 27 8 160 0,86 0,93 0,92

20 85 0,9 65 280 20 9 180 0,90 0,92 0,92

21 50 0,6 60 260 26 8 160 0,90 0,95 0,93

22 60 0,6 60 270 27 9 180 0,85 0,90 0,90

23 70 0,8 80 290 29 10 120 0,90 0,95 0,95

N F1, V1, h1, l1, l2, d2, d3, hм hо hг

H. м/с. мм. мм. мм. мм. мм.

24 80 0,8 50 300 20 10 150 0,92 0,95 0,93

25 90 1,0 70 280 20 11 110 0,87 0,90 0,92

26 100 1,0 80 260 26 11 220 0,87 0,90 0,90

27 100 1,0 90 250 25 12 120 0,85 0,90 0,93

28 110 1,2 70 260 13 12 360 0,90 0,95 0,92

29 120 0,8 60 270 27 9 270 0,86 0,93 0,95

30 80 0,8 50 280 20 9 180 0,90 0,92 0,90

31 50 0,8 80 250 20 8 160 0,90 0,95 0,93

32 60 0,7 50 260 13 9 180 0,85 0,90 0,92

33 70 0,9 70 270 27 10 120 0,90 0,95 0,95

34 80 0,8 80 290 29 10 150 0,92 0,95 0,95

35 100 1,0 100 200 10 11 110 0,87 0,90 0,90

36 100 1,2 80 260 13 11 220 0,87 0,90 0,92

37 80 1,2 70 260 26 12 120 0,85 0,90 0,90

38 110 1,0 90 260 26 12 240 0,90 0,95 0,93

39 120 0,8 100 270 27 8 160 0,86 0,93 0,90

40 150 0,9 90 280 20 9 180 0,90 0,92 0,95

 

1. ОБЪЁМНЫЙ ГИДРОПРИВОД

 

1.1 Схема и устройство гидродомкрата с ручным приводом

 

Гидродомкрат предназначен для подъёма грузов, с последующей их фиксацией в поднятом состоянии с помощью различных упоров для обеспечения безопасности при выполнении ремонтных работ и технического обслуживания транспортно-технологических машин, а также других машин и оборудования.

Гидродомкрат с ручным приводом (рис. 1) состоит из рычага 1ручного привода, плунжера 2 объемного насоса, поршня 3 гидравлического двигателя поступательного движения, масляного бака 4.

 

 

 

Рис.1. Схема гидродомкрата с ручным приводом

1 – рычаг ручного привода, 2 – плунжер гидронасоса, 3 – поршень гидродвигателя, 4 – масляный бак, 5 – гидроцилиндр насоса, 6 – гидроцилиндр двигателя, 7 - всасывающая магистраль, 8 – напорная (нагнетательная) магистраль, 9 – дополнительная магистраль слива, 10 и 11 – обратные клапаны, 12 – запорный вентиль, 13 – серьга рычага.

 

Плунжер 2 установлен в гидроцилиндре 5 насоса, а поршень 3 в гидроцилиндре 6 двигателя. Масляный бак 4 и гидроцилиндры 5 и 6 объединены трубопроводами 7, 8 и 9, которые называются гидролиниями. На гидролиниях 7 и 8 установлены обратные клапаны 10 и 11, которые выполняют функцию распределителей потока и обеспечивают непрерывность действия насоса 2домкрата. Клапан 10 пропускает рабочую жидкость по трубопроводу 8только в направлении от цилиндра 5 к полости цилиндра 6, а клапан 11 – по трубопроводу 7 от бака 4 к цилиндру 5.

Полость цилиндра 6 соединена дополнительной гидролинией 9 с баком 4. В гидролинии 9 установлен запорный вентиль 12, который перекрывает эту линию при работе насоса. Гидролиния 7, соединяющая бак 4 с насосом 2, называется всасывающей, а гидролиния 8, соединяющая насос 2 с гидродвигателем 3напорной. Рычаг 1 соединен с плунжером 2 серьгой 13, обеспечивающей их совместную работу без защемления.

 

1.2 Работа гидродомкрата с ручным приводом,

основные параметры объёмного гидропривода

 

Оъёмный гидропривод –это совокупность объёмных гидромашин, гидроаппаратуры, гидролиний (трубоприводов) и вспомогательных устройств, предназначенных для передачи энергии и преобразования движения посредством жидкости.

Принцип действия объёмного гидропривода основан на малой сжимаемости капельных жидкостей и передаче давления в них по закону Паскалядавление, приложенное к внешней поверхности жидкости, передается всем точка этой жидкости и по всем направлениям одинаково.

Гидравлические машины служат для преобразования механической энергии в энергию перемещаемой жидкости (насосы) или для преобразования гидравлической энергии потока в механическую энергию (гидравлические двигатели– гидромоторы,которых может быть несколько).

Гидроаппаратура –это устройства управления гидроприводом, при помощи которых он регулируется, а также средства защиты его от чрезмерно высоких и низких давлений жидкости. К гидроаппаратуре относятся дроссели, клапаны разного назначения и гидрораспределители – устройства для изменения направления потока жидкости.

Вспомогательные устройства –это так называемые кондиционеры рабочей жидкости, обеспечивающие её качество и состояние. К ним относятся различные отделители твердых частиц, в том числе фильтры, теплообменники (нагреватели и охладители жидкости), гидробаки, а также гидроаккумуляторы.

Перечисленные элементы связаны между собой гидролиниями, по которым движется рабочая жидкость.

Принцип действия объёмных гидромашиноснован на попеременном заполнении и опорожнении ограниченных пространств (рабочих камер), периодически сообщающихся с местами входа и выхода рабочей жидкости.

При перемещении рукоятки рычага 1 вверх серьга 13поднимает плунжер 2 в гидроцилиндре насоса 5. Рабочая жидкость из бака 4по всасывающей магистрали 7 и обратному клапану 11 поступает в подплунжерное пространство. Обратный клапан 10 напорной магистрали 8 в это время закрыт.

Если приложить силу F1 к наконечнику рычага 1, то серьга 13 передаст усилие F2на плунжер 2. Рабочая жидкость под давлением p2 преодолеваетсопротивление обратного клапана 10 и по нагнетательному каналу 8 поступает в гидроцилиндр двигателя 6. Обратный клапан 11 и запорный вентиль 12 в это время закрыты.

Если пренебречь потерями давления в системе, то по закону Паскаля давление в цилиндрах 5 и 6 будет одинаковым и равным

р = F2/S2 = F3/S3,

 

где S2 иS3 – площади поршней цилиндров 5 и 6.

Совершая неоднократные движения рычагом 1 на величину h1, перемещаем плунжер 2 на величину h2, перекачиваем рабочую жидкость из бака 4 в цилиндр гидродвигателя 6, где, преодолевая силу F3,перемещаем поршень 3 на величину h3.

Если открыть запорный клапан 12, то рабочая жидкость по дополнительной магистрали 9перетекает из цилиндра гидродвигателя 6 в масляный бак 4.

При ходе плунжера 2 насоса из одного крайнего положения в другое объем жидкости в цилиндре 5 изменяется на величину

q2 = h2 S2;

где h2 - ход плунжера 2, S2- площадь гидроцилиндра 5 насоса.

Этот объем определяет теоретическую подачу насоса за один рабочий ход и называется рабочим объёмом.

В насосах, где входное звено совершает не возвратно-поступательное, а непрерывное вращательное движение, рабочим объемом гидромотора называют подачу за один оборот вала.

Рабочий объемнасоса служит его основным параметром и указывается в технической характеристике. Он измеряется в дм3 (литрах)или см3, обозначается q.

q = h2 (p d22) / 4 = h3 (p d32) / 4;(1)

h2 d22 = h3 d32 ; V2 d22 = V3 d32; (2)

h2 / h3 = d32 / d22 = V2 /V3 ;(3)

 

где d2, d3соответственно диаметр плунжера 2 и диаметр поршня 3; V2, V3скорость плунжера и поршня; h3 – ход поршня 3.

 

Для гидроприводов подобного типа хода плунжера насоса и поршня исполнительного цилиндра обратно пропорциональны квадратам диаметров их цилиндров (плунжеров, поршней) или рабочим площадям. Скорость плунжеров (поршней)также обратно пропорциональна их рабочим площадям, так как их перемещения происходят в одно и то же время.

Произведение рабочего объема « на число рабочих ходов или оборотов входного вала насоса «n» в единицу времени есть теоретическая подача насоса,она измеряется в дм3или л/мини служит одним из основных параметров гидропривода,так как определяет скоростьисполнительных механизмов, она обозначается Q.

Q = q n = V2 S2 = V3 S3.(4)

 

К основным параметрам также относится рабочее давление жидкости «р»,оно указывается в технической характеристике.

р = F / S; F2 = p S2; F3 = p S3;(5)

F3 / F2 = (p S3) / (p S2) = d32 / d22 = (d3 / d2)2.(6)

 

Т.е. сила F3 во столько раз больше силы F2 , во сколько площадь поршня 3 гидродвигателя больше площади плунжера 2 насоса или отношения диаметров поршня и плунжера в квадрате.

Сопоставив соотношения (6) и (3), получим

F3 / F2 = h2 / h3 = (d3 / d2) 2 = Uг.(7)

 

Это соотношение обратной пропорциональности представляет собой гидравлическое передаточное число UГ = (d3 / d2) 2 гидроприводас гидродвигателем поступательного движения. Оно аналогично механическому передаточному числу UМ = l1 / l2 простого рычага. Если к длинному концу рычага 1 приложить силу F1, то этим рычагом можно преодолеть силу F2,во столько раз большую силы F1, во сколько раз короткое плечо рычага l2меньше длинного l1. А путь (ход плунжера) h2во столько раз меньше пути h1, во сколько раз короткое плечо рычага меньше длинного. Это правило рычагапредставляется также в виде обратной пропорциональности, т.е.

F2 / F1 = h 1 / h 2 = l1 / l2 = UМ.(8)

 

Механические потери складываются из потерь на трение в подшипниках, сальниках (уплотнениях), поршней и т.п. о жидкость; они учитываются механическим КПД.Механический КПД выражает влияние потерь на трение в механизме на эффективность его работы и для гидродомкрата с ручным приводом (без учета потерь поршня 3 гидродвигателя) равен

 

hм = N2 / N1; (9)

где N1 = F1 V1 ; N2 = F2 V2 = p2 Q2 - соответственно мощность на рукоятке рычага 1 и на плунжере 2 гидронасоса.

Объемные потери оцениваются объемным КПД и определяются утечками жидкости из напорной полости через зазоры между рабочим органом и корпусом гидромашины. Для большинства поршневых насосов hо = 0,85 – 0,98.

Гидравлические потери возникают в рабочих органах гидромашины и представляют разность между теоретическим и действительным давлением жидкости. Гидравлические потери оцениваются гидравлическим КПД. Гидравлические КПД, определяемые потерями напора в клапанах, находятся в пределах hг = 0,8 – 0,9.

Общий, или полный, КПД гидромашины представляет собой произведение КПД механического, объемного и гидравлического. Полный КПД характеризует степень совершенства конструкции гидромашины в механическом и гидравлическом отношениях. В насосах современных конструкций (без учета механического привода) hм = 0,9 – 0,97; hо = 0,95 – 0,98; hг = 0,9 – 0,95.Максимальный полный КПД крупных современных насосов – hп = 0,92; для малых и средних насосов – hп = 0,5 - 0,75. При перекачке жидкостей, отличающихся по вязкости от воды, КПД может быть ниже. В гидроцилиндрах с резиновыми кольцевыми уплотнениями hм = 0,85 – 0,95; hо = 0,98 – 0,99; hг » 1,0.

При выполнении расчетов необходимо обращать внимание на анализ размерностей физических величин. Например,

N = p Q = F V = T w;

 

гдеN –мощность, Вт = Нм/с;p –давление, Па = Н/м2;Q– подача жидкости, м3/с; F– сила, Н;V –линейная скорость, м/с;T– крутящий (вращающий) момент, Нм;w -угловая скорость, 1/с.

Подставляя размерности физических величин, получим –

N (Нм/с) = p Q (Н/м2)(м3/с) =Нм/с = F V (Н)(м/с) = T w (Нм/с).

 

2. РАСЧЕТ ГИДРОДОМКРАТА С РУЧНЫМ ПРИВОДОМ

 

2.1 Задание – исходные данные

 

Определить основные параметры (силы, давления, мощности, рабочие объемы, подачи, скорости и т.д.) на различных участках системы, а также толщину стенки цилиндра гидродвигателя при двух вариантах:

1. идеальный(условный)КПД 100 %;

2. реальный, с учетом КПД.

 

Дано: F1 = 100 H; V1 = 2 м/с; h1 = 100 мм; l1 = 300 мм; l2 = 30 мм; d2 = 10 мм; d3 = 100 мм; hм = 0,90; hо = 0,95; hг = 0,95.

Определить: S2, S3, Uм , Uг , Uп , F2, р, F3, V2, V3, h2 , h3 , q2 , Q2 , Q3 , N1 , N2 , N3 , t, s, Vт , Re, q3 , Qб ; hп , F2р , р2 р , N2р , р3р, F3р , V3р , Q3р , N3р , t3р, s3р, t3рмах, t¢3рмах , s¢3рмах.

 

2.2. Расчет гидродомкрата с ручным приводом без учета КПД

 

1. Определяем площадь плунжера гидронасоса

 

S2 = pd22/4 = 0,785 d22 = 0,785 ´ 102 = 78,5 мм2 =

Acute; 10-6 м2.

где d2 - диаметр плунжера, мм.

 

2. Определяем площадь поршня гидродвигателя

 

S3 = pd32/4 = 0,785 d32 = 0,785 ´ 1002 = 7850 мм2.

 

где d3 - диаметр поршня, мм.

3. Определяем механическое передаточное число рычага ручного привода

 

Uм = l1/l2 = 300/30 = 10.

где l1иl2 – плечи действия сил F1 и F2 соответственно, мм.

 

4. Определяем гидравлическое передаточное число

гидравлической силовой передачи

 

Uг = S3/ S2 = 7 850/78,5 = 100;

Uг = (d3 / d2)2 = (100/10)2 = 100.

5. Определяем полное (общее) передаточное число устройства

 

Uп = Uм Uг = 10 ´ 100 = 1 000.

6. Определяем силу, действующую на плунжер гидронасоса,

 

F2 = F1 Uм = 100 ´ 10 = 1 000 H.

7. Рассчитываем давление рабочей жидкости в системе

 

р = F2/ S2 = 1 000/(78,5´10-6) = 12,74´106 Па =

= 12,74 МПа;

 

р = F2/ S2 = 1 000/78,5 = 12,74 МПа.

Расчет удобно вести в Н и мм2, так как 106 компенсируются.

 

8. Определяем силу, действующую на поршень

гидродвигателя,

 

F3 = F2 Uг = 1 000 ´ 100 = 100 000 H = 100 кН;

F3 = F1 Uп = 100 ´ 1 000 = 100 000 H;

F3 = р S3 = 12,74 ´ 7 850 = 100 000 Н = 100 кН.

(МПа ´ мм2 = Па ´ м2 = Н/м2 ´ м2 = Н)

9. Определяем скорость перемещения плунжера гидронасоса

 

V2 = V1/ Uм = 2,0/10 = 0,2 м/с = 200 мм/с.

где V1 – скоростьперемещения рукоятки рычага, м/с.

 

10. Определяем скорость перемещения поршня

гидродвигателя

 

V3 = V2/ Uг = 0,2/100 = 0,002 м/с;

V3 = V1/ Uп = 2,0/1 000 = 0,002 м/с = 2 мм/с.

11.Определяем ход (величину перемещения) плунжера гидронасоса

 

h2 = h1 / Uм = 100/10 = 10 мм.

где h1 – ход рукоятки рычага, мм.

 

12. Определяем ход поршня гидродвигателя

 

h3= h2 / Uг = 10/100 = 0,10 мм.

 

13. Определяем рабочий объем гидронасоса

 

q2 = q3 = S2 h2 = 78,5 ´ 10 = 785 мм3 = 0,785 см3.

14. Определяем разовую подачу гидронасоса при

рабочем ходе

 

Q2 = V2 S2 = 200 ´ 78,5 = 15 700 мм3/с = 15,7 см3/с.

Q3 = V3 S3 = 2 ´ 7 850 = 15 700 мм3/с.

15. Рассчитываем мощность на рукоятке рычага ручного привода

N1 = F1 V1 = 100 ´ 2 = 200 Вт.

16. Рассчитываем мощность создаваемую плунжером

гидронасоса

N2 = F2 V2 = 1 000 ´ 0,2 = 200 Вт;

N2 = p2 Q2 = 12,74 ´ 15,7 = 200 Вт.

где p2 –давление жидкости в системе, МПа; Q2 – подача рабочей жидкости, см3/с. (106H/м2 ´ см3/с = Н/м2 ´ м3/с = Нм/с).

 

17. Рассчитываем мощность создаваемую поршнем

гидродвигателя

N3 = F3 V3 = 100 000 ´ 0,002 = 200 Вт.

18. Рассчитываем толщину стенки цилиндра гидродвигателя

 

t = pd3/(2[s]) = 12,74 ´ 100 / (2 ´ 157) = 4,06 мм

Мм.

где [s] - допускаемое напряжение в стенках цилиндра гидродвигателя, МПа; [s] = sт/ n,для цилиндра из стали 35 - [s] = sт/n=314/2=157 МПа, n = 2 –коэффициент запаса прочности.

19. Выполним проверочный расчет прочности

гидроцилиндра

s = (D32 +d32)p/(D32-d32) =

МПа.

где D3 = d3 + 2 t = 100 +2 ´ 4 = 108 мм –наружный диаметр гидроцилиндра.

 

Полученный результат превышает допускаемое напряжение, для гарантии прочности гидроцилиндра необходимо увеличить толщину стенки или применить более прочный материал – сталь 40 - [s] = sт/ n = 333/2 = =166,5 МПа.

s =165,9 МПа £ [s] = 166,5 МПа.


Эта страница нарушает авторские права

allrefrs.ru - 2019 год. Все права принадлежат их авторам!